Команда ученых под руководством Шабира Барзанджа из Института науки и технологий Австрии сконструировала и опробовала в деле радарное устройство, в котором в качестве сканирующего сигнала задействована пара запутанных фотонов. Тем самым они вышли на принципиально новый уровень квантовых технологий, одновременно создав предпосылки для разработки практического инструмента на их основе. Уже сейчас прототип квантового радара чувствительнее любых военных разработок, хотя дальность его работы пока невелика.
Идея невероятно проста и логична. Используя устройство под названием «параметрический преобразователь Джозефсона», коллеги Барзанджа создали пару запутанных микроволновых фотонов. Один назвали «сигнальным» и запустили в сторону мишени, второй назвали «ждущим» и оставили на месте. Когда сигнальный фотон отразился от мишени и вернулся назад, он вступил во взаимодействие с ожидающим фотоном. Ученые изучили сигнатуру процесса, сравнили изменения в частицах и вычислили путь и расстояние, которое прошел сигнальный фотон.
Принципиальная особенность такого радара в том, что у пары запутанных фотонов очень сильная взаимосвязь, поэтому легко отследить и отфильтровать влияние на них фонового шума. Обычные микроволновые радары работают прямо наоборот – там используется максимально мощный сигнал, который гарантировано сможет пробиться через помехи. А это и существенный расход энергии, и демаскировка — и, самое главное, наличие физической опасности для близких объектов.
В квантовом радаре все иначе, для работы ему нужны всего несколько пар запутанных фотонов с небольшой энергией. Температура в прототипе радара на уровне милликельвинов, в считанных шагах от абсолютного нуля, но он обнаруживает объект на расстоянии в целый 1 метр в помещении, где при комнатной температуре в пространстве одновременно находится минимум 1000 микроволновых фотонов, создающих фоновый шум. С такой чувствительностью можно изучать ткани и клетки живых существ без риска повредить их. Или создать сигнальное устройство, активность которого практически невозможно отследить.